Биогенный элемент йод

          Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Уральская  государственная академия ветеринарной медицины 
 

                                                                          Кафедра общей химии и 

                                                                 экологического мониторинга       

РЕФЕРАТ на тему

«Биогенный элемент  йод»             
 
 
 
 
 

                                                                   Выполнила студентка 3 группы 

                                                           факультета ветеринарной медицины 

                                                                              Чеботаева Е.О

                                                           Проверила Бутакова Н.И. 

            
 
 
 

                                 Троицк, 2011    

Содержание 

1.Введение

2.Общая характеристика химического элемента

2.1Физические свойтва элемента

2.2 Химические  свойства

2.3Получение

3.Нахождение в природе

4.Биологическое значение

5.Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Элементы  необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и  органов, называют биогенными элементами.

Для 30 элементов  биогенность установлена. Существует несколько классификаций биогенных элементов:

А) По их функциональной роли:

1) органогены, в организме их 97,4% (С, Н, О, N, Р, S),

2) элементы  электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные  ионы металлов составляют 99% общего содержания металлов в организме;

3) Микроэлементы  – это биологически активные  атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы).

Б) По концентрации элементов в организме биогенные  элементы делят:

1) макроэлементы;

2) микроэлементы;

3) ультрамикроэлементы.

Биогенные элементы, содержание которых превышает 0,01% от массы тела, относят к  макроэлементам. К ним отнесены 12 элементов: органогены, ионы электролитного фона и железо. Они составляют 99,99% живого субстрата. Еще более поразительно, что 99% живых тканей содержат только шесть элементов: С, Н, О, N, Р, Ca. Элементы К, Na, Mg, Fe, Сl, S относят к олигобиогенным элементам. Содержание их колеблется от 0,1 до 1%. Биогенные элементы, суммарное содержание которых составляет величину порядка 0,01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них  0,001% (10^-3 – 10^-5%).Большинство микроэлементов содержится в основном в тканях печени. Это депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям ( йод - к щитовидной железе, фтор - к эмали зубов, цинк - к поджелудочной железе, молибден - к почкам и т.д.). Элементы, содержание которых меньше чем 10^-5%, относят культрамикроэлементам. Данные о количестве и биологической роли многих элементов невыяснены до конца. Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие. Биологическая роль их мало выяснена. Их относят к условно биогенным элементам.  Другие примесные элементы (Те, Sc, In, W, Re и другие) обнаружены в организме человека и животных, и данные об их количестве и биологической роли не выяснены. Примесные элементы также делят на аккумулирующиеся (Hg, Pb, Cd) и не аккумулирующиеся (Al, Ag, Go, Ti, F). Известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак: «В каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы периодической системы». Если согласиться, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то тем более это должно быть справедливо для живого организма.

Все живые  организмы имеют тесный контакт  с окружающей средой. Жизнь требует  постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода. Организм состоит из воды на 60%, 34% приходится на органические вещества и 6% на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются С, Н, О. В их состав входят также N, P, S. В составе неорганических веществ обязательно присутствуют 22 химических элемента. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нём содержится (в граммах): Са - 1700, К - 250, Na –70, Mg - 42, Fe - 5, Zn - 3. На долю металлов приходится 2,1 кг. Содержание в организме элементов IIIA–VIA групп, ковалентносвязанных с органической частью молекул, уменьшается с ростом заряда ядра атомов данной группы периодической системы Д. И. Менделеева. Например, w(О) > w(S) > w(Se) > w(Fe). Количество элементов, находящихся в организме в виде ионов (s-элементы IA, IIА групп, р-элементы VIIA группы), с ростом заряда ядра атома в группе увеличивается до элемента с оптимальным ионным радиусом, а затем уменьшается. Например, во IIА группе при переходе от Be к Са содержание в организме увеличивается, а затем от Ва к Ra снижается. Элементы, аналоги, имеющие близкое строение атомов, имеют много общего в биологическом действии. Современное состояние знаний о биологической роли элементов можно характеризовать как поверхностное прикосновение к этой проблеме. Накоплено много фактических данных по содержанию элементов в различных компонентах биосферы, ответные реакции организма на их недостаток и избыток. Составлены карты биогеохимического районирования и биогеохимических провинций. Но нет общей теории рассматривающей функции, механизм воздействия и роль микроэлементов в биосфере. 
 
 
 
 
 

Общая характеристика химического элемента

 Физические свойтва элемента

Йод (Jodum), I (в литературе встречается также  символ J) - химический элемент VII группы периодической системы Д. И. Менделеева, относящийся к галогенам (от греч. halos - соль и genes - образующий), к которым  также относятся фтор, хлор, бром и астат.

Порядковый (атомный) номер йода - 53, атомный  вес (масса) - 126,9.

Из всех существующих в природе элементов  йод является самым загадочным и  противоречивым по своим свойствам.

Плотность (удельный вес) йода - 4,94 г/см3, tnl - 113,5 °С, tKn - 184,35 °С.

Из имеющихся  в природе галогенов йод - самый  тяжелый, если, конечно, не считать радиоактивный  короткоживущий астат. Практически  весь природный йод состоит из атомов одного стабильного изотопа  с массовым числом 127. Радиоактивный 1-125 образуется в результате спонтанного  деления урана. Из искусственных  изотопов йода важнейшие - 1-131 и 1-123: их используют в медицине.

Молекула  элементарного йода (J2), как и у  прочих галогенов, состоит из двух атомов. Фиолетовые растворы йода являются электролитами (проводят электрический ток при  наложении разности потенциалов) так  как в растворе молекулы J2 частично диссоциируют (распадаются) на подвижные  ионы J и J. Заметная диссоциация J2 наблюдается  при t выше 700 °С, а также при действии света. Йод - единственный галоген, находящийся  в твердом состоянии при нормальных условиях, и представляет собой серовато-черные с металлическим блеском пластинки  или сростки кристаллов со своеобразным (характерным) запахом.

Отчетливо выраженное кристаллическое строение, способность проводить электрический  ток - все эти "металлические" свойства характерны для чистого йода.

Однако  йод выделяется среди прочих элементов, в том числе отличаясь от металлов, легкостью перехода в газообразное состояние. Превратить йод в пар  даже легче, чем в жидкость. Он обладает повышенной летучестью и уже при  обычной комнатной температуре  испаряется, образуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании йода происходит его так называемая возгонка, то есть переход в газообразное состояние минуя жидкое, затем  оседание в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для  очистки йода в лабораториях и  в промышленности.

Йод плохо  растворим в воде (0,34 г/л при 25 °С, приблизительно 1:5000), зато хорошо растворяется во многих органических растворителях - сероуглероде, бензоле, спирте, керосине, эфире, хлороформе, а также в водных растворах йодидов (калия и натрия), причем в последних концентрация йода будет гораздо выше, чем та, которую можно получить прямым растворением элементарного йода в воде.

Окраска растворов йода в органике не отличается постоянством. Например, йодный раствор  в сероуглероде - фиолетовый, а в  спирте - бурый.

Конфигурация  внешних электронов атома йода - ns2 np5. В соответствии с этим йод  проявляет в соединениях переменную валентность (степень окисления): -1; +1; +3; +5 и +7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Химические  свойства элемента

Иод относится  к группе галогенов.

Образует ряд  кислот: иодоводородную (HI), иодноватистую (HIO), иодистую (HIO₂), иодноватую (HIO₃), иодную (HIO₄).

Химически иод  довольно активен, хотя и в меньшей  степени, чем хлор и бром.

• С металлами иод при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:

Hg + I₂ = HgI₂

• С водородом иод реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород:

I₂ + H₂ = 2HI

• Атомарный иод — окислитель, менее сильный, чем хлор и бром. Сероводород H₂S , Na₂S₂O₃ и другие восстановителивосстанавливают его до иона I⁻:

I₂ + H₂S = S + 2HI

• При растворении в воде иод частично реагирует с ней:

I₂ + H₂O ↔ HI + HIO,     pK_c=15.99 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Получение

Сырьем для промышленного получения Иода служат нефтяные буровые воды; морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% Иода в виде иодата натрия. Для извлечения Иода из нефтяных вод (содержащих обычно 20-40 мг/л Иод в виде иодидов) на них сначала действуют хлором (2 NaI + Cl₂ = 2NaCl + I₂) или азотистой кислотой (2NaI + 2NaNO₂ + 2H₂SO₄ = 2Na₂SO₄ + 2NO + I₂ + 2H₂O). Выделившийся Иод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На Иод, адсорбированный углем, действуют едкой щелочью или сульфитом натрия (I₂ + Na₂SO₃ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HI). Из продуктов реакции свободный Иод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например, дихромата калия (K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6NaI = K₂SO₄ + 3Na₂SO₄ + Cr₂(SO₄)S + 3I₂). При выдувании воздухом Иод поглощают смесью оксида серы (IV) с водяным паром (2H₂O + SO₂ + I₂ = H₂SO₄+ 2HI) и затем вытесняют Иод хлором (2HI + Cl₂ = 2HCl + I₂). Сырой кристаллический Иод очищают возгонкой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нахождение  в природе

Иод — элемент редкий. Его кларк всего 400 мг/т. Но у иода есть одна особенность — крайняя рассеянность в природе. Будучи далеко не самым распространенным элементом, иод присутствует практически везде. Находится в виде иодидов в морской воде (20 — 30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (5 кг на тонну высушенной морской капусты (ламинарии)). Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувияи на о. Вулькано (Италия). Запасы природных иодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча иода, например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн иода в год. Наиболее известный из минералов иода — лаутарит Ca(IO₃)₂. Некоторые другие минералы иода — иодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболитAg(Cl, Br), майерсит CuI·4AgI.